Byggematerialer kommer til live med hjælp fra bakterier

Boulder -forskere fra University of Colorado har udviklet en ny tilgang til at designe mere bæredygtige bygninger med hjælp fra nogle af de mindste entreprenører derude.

I en undersøgelse, der vil blive vist 15. januar i journalen Stof , ingeniør Wil Srubar og hans kolleger beskriver deres strategi for brug af bakterier til at udvikle byggematerialer, der lever og formerer sig - og kan levere et lavere CO2 -fodaftryk, at starte.

"Vi bruger allerede biologiske materialer i vores bygninger, som træ, men disse materialer lever ikke længere "sagde Srubar, en adjunkt i Institut for Civil, Miljø- og arkitekturteknik (CEAE). "Vi spørger:Hvorfor kan vi ikke holde dem i live og få den biologi til at gøre noget gavnligt, også?"

Du kan ikke købe disse mikroorganismer vendt mursten på dit lokale Home Depot endnu. Men forskerne siger, at deres evne til at holde deres bakterier i live med en høj succesrate viser, at levende bygninger måske ikke er for langt væk i fremtiden.

Sådanne strukturer kunne, en dag, helbrede deres egne revner, suge farlige giftstoffer op fra luften eller endda lyse på kommando.

"Himlen er grænsen for vores kreativitet, "Sagde Srubar.

Det samme er måske ikke tilfældet for nutidens mere liglignende byggematerialer, som han sagde kan være dyrt og forurenende at fremstille:At lave cement og beton alene nødvendig til veje, broer, skyskrabere og andre strukturer genererer næsten 6% af verdens årlige emissioner af kuldioxid.

Srubars løsning:Lej nogle bakterier.

I særdeleshed, han og hans kolleger eksperimenterede med cyanobakterier tilhørende slægten Synechococcus. Under de rigtige betingelser, disse grønne mikrober absorberer kuldioxidgas for at hjælpe dem med at vokse og lave calciumcarbonat - hovedingrediensen i kalksten og, det viser sig, cement.

For at starte fremstillingsprocessen, forskerne inokulerer kolonier af cyanobakterier i en opløsning af sand og gelatine. Med de rigtige tweaks, calciumcarbonatet, der vendes ud af mikroberne, mineraliserer gelatinen, der binder sandet sammen - og, presto, en mursten.

"Det er meget som at lave ris sprøde godbidder, hvor du hærder skumfiduser ved at tilføje små bidder af hårde partikler, "Sagde Srubar.

Som en ekstra bonus, sådanne mursten ville faktisk fjerne kuldioxid fra luften, ikke pumpe den ud igen.

De er holdbare, også. I den nye undersøgelse, teamet opdagede, at under en række fugtighedsforhold, de har omtrent samme styrke som den mørtel, der bruges af entreprenører i dag.

"Du kan træde på det, og det går ikke i stykker, " han sagde.

Forskerne opdagede også, at de kunne få deres materiale til at reproducere. Hak en af ​​disse mursten i halve, og hver halvdel er i stand til at vokse til en ny mursten.

Disse nye mursten er modstandsdygtige:Ifølge gruppens beregninger, cirka 9-14% af bakteriekolonierne i deres materialer var stadig i live efter 30 dage og tre forskellige generationer i mursten. Bakterier tilsat beton for at udvikle selvhelbredende materialer, i modsætning, har en tendens til at have overlevelsesrater på mindre end 1%.

"Vi ved, at bakterier vokser eksponentielt, "Srubar sagde." Det er anderledes end hvordan vi, sige, 3D-print en blok eller støb en mursten. Hvis vi kan dyrke vores materialer biologisk, så kan vi fremstille i eksponentiel skala. "

Han bemærker, at der er meget arbejde, der skal gøres, før det sker. Holdets cyanobakterier, for eksempel, har brug for fugtige forhold for at overleve - noget der ikke er muligt i mere tørre områder i verden. Så han og hans team arbejder på at konstruere mikrober, der er mere modstandsdygtige over for udtørring, så de forbliver i live og funktionelle.

Men mulighederne er store. Srubar forestiller sig en fremtid, hvor leverandører kunne sende sække fyldt med de tørrede ingredienser til fremstilling af levende byggematerialer. Tilsæt bare vand, og folk på stedet kunne begynde at vokse og forme deres egne mikrobielle hjem.

"Naturen har fundet ud af, hvordan man gør mange ting på en smart og effektiv måde, "Srubar sagde." Vi skal bare være mere opmærksomme. "